フルブリッジモータードライバのPWM信号について

質問

Nchのフルブリッジモータードライブ回路を設計中です。

フルブリッジ回路へは、マイコンからPWM信号を生成し入力しますが、その際に製品の構造上、マイコン部とフルブリッジ回路部が30cm程度離れてしまい、別の基板になってしまいます。

・ですので、配線でお互いを接続しますが、問題ないでしょうか？
・バッファを入れたほうが良いのかと考えています。
・入れる場合は、マイコン側とフルブリッジ回路側のどちらに入れたほうがよいのでしょうか？
・また、お勧めのバッファICがあればご教示お願い致します。

回答No.4

noname#230359

ノイズ対策の観点から考えると、CPU等から直接外部へI/Oの「出力ポート」であっても信号線を引き出すのは良くないですね。ノイズ対策本ではFF、ワンショット出力は直出しはイカン事になっていますし。30cmというのは微妙だけれど負荷がとんでもない感じ(24V30A)がするので、やはりマイコンボード側にバッファを入れる方が良いと思います。従って、
・問題ないかどうかは分かりません、やってみないと。
・バッファは入れた方が良いと思います。
・マイコン側に入れる方が良い。
・特にお勧めはありません。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ノイズ対策からも、直出しはNGなのですね。
バッファ入りで試作して確認します。ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

毎度ＪＯです。

配線の長距離化より、回答１氏と同様にＦＥＴのドライブが気に成ります

＞＞スイッチング素子の前段にTLP705AというFET駆動用のフォトカプラがいて、そのフォトカプラのLEDにマイコンのPWM信号が入力されるようにしています

TLP705A
http://toshiba.semicon-storage.com/product/opto/coupler_detail/1316754_13554.html

どの様なＦＥＴを使用するか記載が有りませんが、電源が２４Ｖ３０Ａとの事で、それ相応のＦＥＴと思われます
大電流が流せるＦＥＴは、概ね入力容量が大きい傾向が有ります
TLP705Aを使用する場合、ＰＷＭのキャリア周波数が高いとＦＥＴのドライブが苦しく成ります
ＦＥＴの入力容量・ゲート抵抗・TLP705Aデーターシートの図 12.2.9 VOL - IOPL　辺りを考慮なさって、徹底的に計算して見る事をお勧めします

お礼

ご回答ありがとうございます。
＞ＦＥＴの入力容量・ゲート抵抗・TLP705Aデーターシートの図 12.2.9 VOL - IOPL　辺りを考慮なさって、徹底的に計算して見る事をお勧めします。

私はこのへんの経験が無く、知識も薄いです。上記のキーワードで調査して計算します。あとは、試作作って実動作で確認します。FET周りの電流・電圧波形と発熱で判断しようかと考えてます。

回答No.2

noname#230359

TLP705A
http://toshiba.semicon-storage.com/product/opto/coupler_detail/1316754_13554.html
データシートには
「出力部は吸い込み(シンク), はき出し(ソース)の両方向ドライブができるトーテムポール回路です。」
「TLP705AはIGBTおよびパワーMOSFETのゲート駆動用に適しています。」
と、記載してありますね

問題はマイコン出力ポートがフォトカプラ駆動出来る電流を流せるのか？
8. 推奨動作条件
入力オン電流　最小10mA

そもそもですが
このTLP705Aはマイコンボード側に付けるのでしょうか？
それともフルブリッジ回路側に付けなければならないのでしょうか？

マイコンボード側に載せれないとしたら理由は何？
市販ワンボードマイコン基板使用の為とか？

＞・バッファを入れたほうが良いのかと考えています。
回答（１)さんが何故か触れていないのですが
バッファを入れる場所はマイコンボード側で決まり
つまり、マイコン出力ポートからLED駆動電流が流せてマイコンボードにTLP705A載せれたら
それでオシマイ

マイコン出力ポートからLED駆動電流が流せなくて
マイコンボードにバッファを載せれないなら（市販ボードとかで）
３０ｃｍ先に付けたバッファを駆動できないかも知れない
必ずしも不可能なのでは無くて
何回かに一発ミスるとかの不具合に悩まされる確率が高くなる

バッファを付けるなら最短距離にするのが大原則

しかし、３０ｃｍはビミョーな距離
１０ｃｍ以下なら、ほぼ間違いなく使えるだろうし
１００ｃｍ以上なら、かなり高率でミスるだろうし

お礼

ご回答ありがとうがざいます。

私の中で、「TLP705A」をフルブリッジ回路としてブロック化していたので、「TLP705A」をマイコン側に配置する考えが無かったです。マイコンもフォトカプラを駆動できる電流を流せるので、マイコン側に置くようにします。ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

＞Nchのフルブリッジモータードライブ回路

モーター回路のDC電源電圧及び電流容量はどの程度でしょうか？

モーター回路のDC電源電圧が、マイコンのVCCより高ければ、ハイサイド
ドライバーを使わないと、ハイサイド側のスイッチング素子を駆動できない
と思いますが、如何でしょうか？

お使いになるスイッチング素子の入力容量と、マイコンの出力ポートの
ドライブ能力（ソース、シンク）の関係は検討なさったでしょうか？

もう少々具体的な設計条件をご提示になることが良さそうに感じます。　

＞TLP705AというFET駆動用のフォトカプラ

このフォトカプラが、FETのドライバーの位置づけです。
フォトカプラの出力が、FETを十分に駆動できるのであれば、それ以上の
バッファーを設けることは無意味でしょう。

まずは、このフォトカプラが、FETを十分なスイチング速度で駆動できるか
ご検討ください。

ところで、ローサイドのFETの駆動はどうなさるのですか？
マイコン直結 or ハイサイドと同様のフォトカプラをご使用でしょうか？

ハイサイド、ローサイドの駆動能力に大きな差があると、モータに加わる
電圧が、所望のPWM信号のデューティー比からずれる可能性がありそうに
感じます。

煩いことを補足要求する回答者とお感じかもしれません。

ご質問者さんにとっては、目の前のフルブリッジ回路が、唯一の回路であって
モータ駆動用のフルブリッジ回路と言えば十分な説明とお思いになろうかと
想像します。モータ駆動用のインバータ回路といっても、小は時計を動かす
マイクロワットクラスから、大は揚水発電用のメガワット超まであります。
理論的な原理は同一ですが、実践的には、物量・サイズによって、見かけの
様相が変わりますので、できるだけ質問者さんのイメージに近づくための
アプローチとご理解頂けると有難く存じます。

お礼

ご回答ありがとうがざいます。

仰るとおり、フォトカプラがFETのドライバーですね。言われて気づきました。
ローサイドは、ハイサイドと同じフォトカプラを使用します。試作作って確認したいと思います。ありがとうございました。

補足

ご回答頂きありがとうございます。

＞モーター回路のDC電源電圧及び電流容量はどの程度でしょうか？
DC電源：24V 電流容量：30A　です。

＞モーター回路のDC電源電圧が、マイコンのVCCより高ければ、ハイサイド
ドライバーを使わないと、ハイサイド側のスイッチング素子を駆動できない
と思いますが、如何でしょうか？

マイコンのDC電源は、5Vです。ハイサイド側はブートストラップ回路で駆動する予定です。

＞お使いになるスイッチング素子の入力容量と、マイコンの出力ポートの
ドライブ能力（ソース、シンク）の関係は検討なさったでしょうか？

スイッチング素子の前段にTLP705AというFET駆動用のフォトカプラがいて、そのフォトカプラのLEDにマイコンのPWM信号が入力されるようにしています。

・見当違いの回答していたら申し訳ございません。